DE3109888C2

DE3109888C2 - Opto-electrical transmission path

Info

Publication number: DE3109888C2
Application number: DE19813109888
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 5600 Wuppertal Diegmann; Sebulon Halbach; Heinz-Josef Dipl.-Ing. Schmitt
Original assignee: Kabelwerke Reinshagen GmbH
Current assignee: Kabelwerke Reinshagen GmbH
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE3109888A1

Abstract

Opto-elektrische Übertragungsstrecke, bestehend aus einem Lichtsender (25) oder einem Lichtempfänger und einem Lichtwellenleiter (4, 18), insbesondere in Form einer optischen Ader (5 bis 12, 18), die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul (1, 14) so vereinigt sind, daß auf der einen Seite des Moduls (1, 14) der Lichtwellenleiter (5 bis 12, 18) austritt. Um eine einfache und schnelle optische und elektrische Kopplung zweier Geräte über einen Lichtwellenleiter zu ermöglichen, weist der Modul (1, 14) elektrische Anschlüsse (2, 27, 28) für den Lichtsender (25) oder den Lichtempfänger (5 bis 12, 18) auf und ist am anderen Ende der optischen Ader (5 bis 12, 18) in gleicher Anordnung ein Lichtempfänger bzw. Lichtsender (25) angeordnet. Diese Anordnung findet überall da Anwendung, wo Nachrichtensignale nicht auf elektrischem Wege übertragen werden sollen oder können.Opto-electrical transmission path, consisting of a light transmitter (25) or a light receiver and an optical waveguide (4, 18), in particular in the form of an optical wire (5 to 12, 18), both of which are inseparable with insulating material to form a compact module (1, 14) are combined in such a way that the optical waveguide (5 to 12, 18) emerges on one side of the module (1, 14). The module (1, 14) has electrical connections (2, 27, 28) for the light transmitter (25) or the light receiver (5 to 12, 18) in order to enable a simple and fast optical and electrical coupling of two devices via an optical waveguide. and a light receiver or light transmitter (25) is arranged at the other end of the optical wire (5 to 12, 18) in the same arrangement. This arrangement is used wherever message signals should not or cannot be transmitted electrically.

Description

a) daß innerhalb des Moduls (1, 14) zwischen dem Lichtsender (25) bzw. dem Lichtempfänger einerseits und dem Lichtwellenleiter (5 bis 12, 18) andererseits eine Sammellinse (23) angeordnet ist;a) that within the module (1, 14) between the light transmitter (25) or the light receiver on the one hand and the optical waveguide (5 to 12, 18) on the other hand a converging lens (23) is arranged is;

b) daß der Sammellinse (23) an der dem Lichtwellenleiter (18) zugewandten Seite ein Stück gerader optischer Leitung (22) angeformt ist undb) that the converging lens (23) on the optical waveguide (18) facing side a piece of straight optical line (22) is formed and

c) daß das angeformte Stück optischer Leitung (22) einen kleineren Durchmesser hat als der Lichtwellenleiter(5 bis 12,18).c) that the molded piece of optical line (22) has a smaller diameter than that Optical fiber (5 to 12,18).

2525th

2. Opto-elektrische Obertragungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Moduln mit mehreren optischen Adern (5 bis 12) zu einem steckbaren, bandförmigen Lichtleitkabel (4) vereinigt sind (F i g. 1).2. Opto-electrical transmission link according to claim 1, characterized in that several Modules with several optical wires (5 to 12) to a plug-in, ribbon-shaped light guide cable (4) are united (Fig. 1).

3. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das steckbare, bandförmige Lichtleitkabel auch elektrische Leitungen oder ί .eiter infaßt.3. Opto-electrical transmission link according to claim 2, characterized in that the Pluggable, ribbon-shaped fiber optic cables also contain electrical lines or conductors.

Die Erfindung betrifft eine opto-elektrische Übertragungsstrecke nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an opto-electrical transmission link according to the preamble of the patent claim 1.

Eine derartige Ausbildung ist durch die DE-AS 27 07 190 vorbekannt. Dort wird eine spezielle Ausbildung für den Anwendungsfall im Bergbau unter Tage oder dergleichen gezeigt.Such a training is already known from DE-AS 27 07 190. There is special training there shown for use in underground mining or the like.

Durch die wissenschaftlichen Berichte AEG-Telefunken 53/1980,1 — 2, Sei ten 34 bis 41, insbesondere Figur 9 und 10, sind Linsen bei der optischen Kopplung von zwei Lichtleitern bekanntgeworden, jedoch nicht in Verbindung mit einem opto-elektrischen Element. Gleiches gilt für die DE-OS 22 40 780, in der eine Linse bei einer Lichtaustrittszelle als Streuglied angeordnet ist. Beide Literaturstellen bieten keine Anregungen zur Ausbildung nach dem Patentanspruch 1. Schließlich zeigt die DE-OS 16 65 439 eine zweiteilige elektrische Steckverbindung, die auch eine unmittelbare optische Verbindung zwischen einem Geber und einem Empfänger umfaßt; ein Hinweis auf ein steckbares Bandkabel mit optischen und elektrischen Leitern ist jedoch nicht zu entnehmen.Through the scientific reports AEG-Telefunken 53 / 1980,1 - 2, pages 34 to 41, especially Figure 9 and 10, lenses are known for the optical coupling of two light guides, but not in Connection to an opto-electrical element. The same applies to DE-OS 22 40 780, in which a lens is arranged in a light exit cell as a diffuser. Both references do not offer any suggestions for Training according to claim 1. Finally, DE-OS 16 65 439 shows a two-part electrical Plug connection that also provides a direct optical connection between a transmitter and a receiver includes; however, there is no reference to a pluggable ribbon cable with optical and electrical conductors refer to.

Aus der DE-OS 25 10 122 ist bekannt, daß eine optische Ader mit einer als Liehtsender angeordneten Diode entweder durch direktes stumpfes Aufkleben der Adernstirnfiäche auf die plangeschliffene Stirnfläche der Diode oder durch Anordnung einer Immersionsflüssigkeit zwischen diesen Stirnflächen verbunden werden kann. Die Anordnung einer Sammellinse wird jedoch nicht angeregt; gleichwohl wird der AnkopplungsgradFrom DE-OS 25 10 122 it is known that an optical wire is arranged as a light transmitter Diode either by butt gluing the wire face directly onto the ground face the diode or by arranging an immersion liquid between these end faces can. However, the arrangement of a converging lens is not suggested; nevertheless the degree of coupling

43 verbessert, wenn eine Flüssigkeit verwendet wird; jedoch ist deren Einbringen in bzw. an die Kopplungsstelle mit hohem Aufwand verbunden. 43 improved when a liquid is used; however, their introduction into or on the coupling point is associated with great effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs genannten Übertragungsstrecke für allgemeine Anwendungsfälle eine Verbesserung des Ankopp-Iungsgrades des Lichtsenders/Lichtempfängers an den Lichtwellenleiter mit geringem Aufwand zu erzielen.The invention is based on the object of a transmission link for general Use cases an improvement of the Ankopp-Iungsgrad the light transmitter / light receiver to the To achieve fiber optics with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnetAccording to the invention, this object is achieved by the characterizing features of patent claim 1. Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß alle Strahlen, die vom Emitter ausgesandt werden, in die Lichtleitung gelangen, d. h. der Wirkungsgrad der Ankopplung wird verbessert, und zwar ohne daß hierzu eine Flüssigkeit erforderlich istThe arrangement according to the invention ensures that all rays emitted by the emitter will get into the light pipe, d. H. the efficiency of the coupling is improved, without that this requires a liquid

Falls mehrere Wege für eine Nachrichtenübertragung erforderlich sind, kann eine Parallel-Anordnung von mehreren Systemen zu einem einzigen Gesamtübertrager erfolgen. Hierbei ist es entsprechend der Übertragungsaufgabe auch möglich, jeweils unterschiedliche Übertragungsrichtungen zu wählen, in der Weise, daß die beiden Moduln Emitter und Detektoren in der erforderlichen Weise enthalten. Gleichzeitig können in die parallel verlaufenden Leitungsstränge auch elektrische Leitungen, wie sie zum Beispiel zur Versorgung der angeschlossenen Geräte erforderlich sind, eingebaut sein. Um Vertauschungen zu vermeiden, kann es erforderlich werden, die Steckerstirnflächen abzusetzen und die dazugehörigen Lichtleiter unterschiedlich lang abzuschneiden. Es kann weiter aus räumlichen Gründen erforderlich werden, die Anordnungen mit jeweils zueinander passenden Winkelstellungen zu treffen.If several paths are required for a message transmission, several systems can be arranged in parallel to form a single overall transmitter. Here, depending on the transmission task, it is also possible to choose different transmission directions in each case, in such a way that the two modules contain emitters and detectors in the required manner. At the same time, electrical lines, such as those required for supplying the connected devices, can also be built into the parallel line strands. In order to avoid mix-ups, it may be necessary to remove the connector end faces and to cut off the associated light guides of different lengths. For spatial reasons, it may also be necessary to make the arrangements with mutually matching angular positions.

Die Erfindung erlaubt die kostensparende Anwendung von bisher im Prinzip bereits bekannten Übertragungsverfahren in industriellen Geräten. Die Teile der Übertragungsstrecke können ferner so gestaltet werden, daß sie mit bekannten elektrischen Teilen austauschbar sind und eine systemgerechte Anpassung an bestehende elektrische Konstruktionen ermöglichen.The invention allows the cost-saving application of previously known in principle Transmission method in industrial devices. The parts of the transmission path can also be so be designed so that they are interchangeable with known electrical parts and a system-compatible Allow adaptation to existing electrical constructions.

Die Erfindung ist anhand zweier Beispiele erläutert, die im folgenden in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben werden.The invention is illustrated by means of two examples, which are described in more detail below in connection with the figures to be discribed.

Fig. 1 zeigt das Ende einer opto-elektrischen Übertragungsstrecke mit einem kurzen Lichtleiterstück in bandförmiger Anordnung.Fig. 1 shows the end of an opto-electrical transmission path with a short piece of light guide in a band-like arrangement.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ende einer opto-elektrischen Übertragungsstrecke mit einem Emitteranschluß.Fig. 2 shows a section through one end of an opto-electrical transmission path with a Emitter connection.

In Fig. 1 ist ein prismatischer Körper 1 dargestellt, der auf der Schmalseite 3 Steckerstift 2 und auf der Schmalseite 3a ein flaches Lichtleitkabel 4 aufweist. In aem vordersten Abschnitt \a sind die Emitter oder Detektoren enthalten, während die Verlängerung 1 bdes Körpers 1 die Halterung des bandförmigen Lichtleiterkabels 4 aufnimmt. Die Elemente sind miteinander fest verbunden, so daß Einsteckung mit Hilfe der Steckerstifte 2 erfolgen kann. Das bandförmige Lichtleiterkabel besteht aus den einzelnen Lichtleitern 5 bis 12, die durch eine gemeinsame Umhüllung 13 zu einem bandförmigen Kabel miteinander verbunden sind. In diesem Kabel können auch elektrische Leitungen eingeschlossen sein: Ob die mit 5 bis 12 bezeichneten Lichtleiter in die eine oder andere Richtung leiten, oder ob anstelle einiger dieser Lichtleiter elektrische Leiter eingezogen sind, hängt von den jeweiligen Erfordernis-1 shows a prismatic body 1 which has a plug pin 2 on the narrow side 3 and a flat optical fiber cable 4 on the narrow side 3a. In AEM foremost portion \ a the emitters or detectors are included, while the extension 1 1 b of the body, the holder of the tape-shaped optical fiber cable 4 receives. The elements are firmly connected to one another so that the plug pins 2 can be inserted. The ribbon-shaped light guide cable consists of the individual light guides 5 to 12, which are connected to one another by a common sheath 13 to form a ribbon-shaped cable. This cable can also include electrical lines: whether the light guides marked 5 to 12 lead in one direction or the other, or whether instead of some of these light guides electrical conductors are drawn in, depends on the respective requirements.

sen der opto-elektrischen Kopplung ab.sen the opto-electrical coupling.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Modul, entsprechend dem Teilkörper 1 in Fig. 1, bei Verwendung dieses Platzes als Sendestelle. Der Hauptträger des Körpers 14 besteht aus lichtundurchlässigem Material, wie zum Beispiel Kunststoffen mit schwarzer Einfärbung. Zur Aufnahme der Innenteile weist der Körper 14 verschiedene Öffnungen auf, wie die Öffnung 15 für die Kabelseite, den Hohlraum 16 für das Lichtübertraüdngselemerit, den Hohlraum 17 für den Emitter und seine Anschlüsse. Im Hohlraum 15 ist ein Lichtleitkabel 18 eingeklebt, dessen. Stirnfläche 19 mit dem Austritt 20 des Lichtäeitelementes 21 unmittelbar gegenübersteht Das Lichtleitelement 21 besteht aus einem kurzen Leitungsstück 22, das als i> Zylinder ausgeführt ist, und einen Außencladding besitzt. An diesem Zylinder anschließend hat das Lichtleitelement einen als Fresnel-Linse ausgebildeten Kegel 22. Auf dessen Oberfläche 24 liegt der Chip 25 des Emitters auf, der mit den Steckerstiften 26 und 27 2» kontaktiert ist. Nach der Montage wurde der Hohlraum ΐ7 mil einem Gießharz 28 dunkler Färbung ausgefüllt, so daß die gesamte Innenkonstruktion hermetisch abgeschlossen istF i g. 2 shows a longitudinal section through a module according to the invention, corresponding to the partial body 1 in FIG. 1, when this space is used as a transmission point. The main support of the body 14 is made of opaque material, such as plastics with black coloring. To accommodate the inner parts, the body 14 has various openings, such as the opening 15 for the cable side, the cavity 16 for the light transmission element, the cavity 17 for the emitter and its connections. In the cavity 15 a fiber optic cable 18 is glued, the. The end face 19 is directly opposite the exit 20 of the light guide element 21. The light guide element 21 consists of a short line piece 22, which is designed as a cylinder, and has an outer cladding. Subsequently to this cylinder, the light guide element has a cone 22 in the form of a Fresnel lens. The chip 25 of the emitter, which is contacted by the connector pins 26 and 27 2 », rests on its surface 24. After assembly, the cavity ΐ7 was filled with a casting resin 28 dark in color, so that the entire internal structure is hermetically sealed

Der Zusammenbau des langen Opto-Kopplers erfolgt vorzugsweise mit folgenden Verfahrensschritten·. Ea wird ein Lichtleiter, gegebenenfalls in Bandform, mit elektrischen Elementen kombiniert als Meterware hergestellt. Die Meterware wird auf Länge geschnitten und mit optischen bzw. elektrischen Anschlüssen versehen. Es werden Teilkörper entsprechend der geforderten Kombination durch Spritzguß von schwarzen oder sonstwie lichtundurchlässigen Kunststoffen hergestellt, die im zweiten Spritzgang oder durch Einkleben mit den in der Mitte befindlichen Lichtübertragern versehen werden. In die vorgesehenen Vertiefungen werden Emitter, Detektor oder elektrische Elemente eingefügt und gegebenenfalls durch Vergußmasse hermetisch abgeschlossen. Der Trägerkörper kann sodann als selbständiges Element in eine gedruckte Leiterplatte eingesteckt oder eingelötet werden. Die Steckung erfolgt dann später mit dem Lichtwellenleiter als Steckelement. Es ist andererseits auch möglich, Lichtwellenleiter unr¹ Steck.erkörper zuerst mit der optischen Leitung zu verbinden und durch Klebstoffe zu befestigen.The assembly of the long opto-coupler is preferably carried out with the following process steps. Ea , a light guide, possibly in the form of a strip, combined with electrical elements is produced as a meter-long product. The yard goods are cut to length and provided with optical or electrical connections. Partial bodies are produced according to the required combination by injection molding of black or otherwise opaque plastics, which are provided with the light transmitters located in the middle in the second spray pass or by gluing. Emitters, detectors or electrical elements are inserted into the recesses provided and, if necessary, hermetically sealed with potting compound. The carrier body can then be inserted or soldered into a printed circuit board as an independent element. The plug-in then takes place later with the fiber optic cable as a plug-in element. It is otherwise also possible to fix optical fiber UNR ¹ Steck.erkörper first with the optical line to be connected and through adhesives.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Opto-electrical transmission path, consisting from an optical waveguide (5 to 12, 18) and a light transmitter (25) and a light receiver, each with insulating compound inextricably attached to the ends of the optical waveguide (5 to 12, 18) with the Optical waveguides (5 to 12, 18) are combined into a compact module (1, 14), each module (1, 14) has plug-in, electrical connections (2, 27, 28), characterized in that